多种小颗粒试剂在手印显现中的可行性探究

解海永 刘 丽 奚居仁 王亓鹏

（1 安徽公安职业学院公安科技系 安徽 合肥 230031 ；2 中国刑事警察学院痕迹检验技术系 辽宁 沈阳 110035；3 潍坊市公安局奎文分局 山东 潍坊 261041）

1 引言

手印显现方法多种多样，但是常用的一些显现方法存在粉尘漂浮或者刺激性气味严重的问题，给技术人员和环境带来了一定的伤害，因此，无毒无味、快速高效的手印显现方法一直是一线技术人员追求的目标，更是科研院所和高等院校研究的重点方向。小颗粒试剂法具有显现快、适用广、无浮尘等优点，同时对水浸客体及南方潮湿环境中潜在手印的显现具有不可替代的优势。传统的小颗粒试剂种类较少，主要有氧化锌、氧化铁、二硫化钼等有限的几种，而公安实战部门使用的小颗粒试剂大部分是买来的成品，其中很多是进口产品，不仅购置成本高、工作时效短，而且显现效果也并不理想，不利于在犯罪现场广泛普及使用。

近年来，对小颗粒试剂法的研究越来越成熟，很多新的化学分析技术应用到手印显现中，表面活性剂和小颗粒的种类越来越丰富。随着纳米技术的成熟，更多的纳米材料应用到手印显现中。Matthew Benton等人用亲水性的SiO2纳米粒子显现吸烟者遗留在金属和玻璃表面灰尘上的潜在指纹，对缩小侦查范围和锁定犯罪嫌疑人起到了重要作用[1]。2005年姚超等用硅烷偶联剂对TiO2表面进行改性研究，制得了两性TiO2粉末[2]。李海军等在2006对纳米氧化物表面修饰国内外研究现状做了详细介绍，可以看出分子表面修饰的方法在化学领域已经相当成熟，为小颗粒试剂法中表面活性剂的选用提供了理论基础[3]。2008年杨瑞琴等使用纳米氧化物用于手印的显现[4]，李孝君等2014年利用双极性纳米二氧化硅悬浮液对手印进行显现，取得了一定的显现效果，将纳米氧化物应用于手印显现，丰富了小颗粒试剂种类[5]。2014年王猛等人对上转化纳米荧光粉末悬浮液显现手印进行了研究，将生物化学上的荧光粉末成功应用到手印显现，并取得了较好的显现效果[6]。许林茹将电化学显现法应用到手印显现，采用鲁米诺电化学发光的方法，让手印显现更加精确[7]。但这些方法大多工艺复杂，操作难度及成本较高，不利于普及使用。

本文对多种无机化合物进行筛选，制得更加方便、易获得的小颗粒试剂，扩大了小颗粒试剂种类，并用表面活性剂进行分子修饰。表面活性剂分子一般是由非极性的碳氢链部分和极性基团共同构成的，无数个表面活性剂分子包围在固体微粒周围，分散在水中形成悬浮液，吸附有表面活性离子的小颗粒，通过表面活性剂亲油基与手印遗留物质中油脂分子的吸附作用吸附在手印纹线上，从而将手印显现出来[8-10]。本实验中选用十二烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠3种表面活性剂对小颗粒分别进行表面修饰，选出最适表面活性剂，提高其对手印纹线的附着力。制得的新型小颗粒试剂，相比于其他小颗粒试剂更加易制得、易获得，显现效果明显，同时不需要复杂设备，可以应用于手印显现。

2 实验部分

2.1 实验器材与药品

器材：电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司BS223S）、数码照相机（柯达Easy Share Z650）、多用途翻拍架、磁力搅拌器（江苏晓阳电子仪器厂）等。

实验所用主要药品如表1所示,均由国药集团生产，且均为分析纯。

表1 主要实验药品

2.2 样本制作

客体：玻璃片、塑料片、油漆木、瓷砖片、地板革、铝箔等。

手印样本制作：汗潜指纹，实验者将手用肥皂洗净、晾干，待20min后在客体上依次捺印手印，重复以上操作尽量保证汗液遗留量相同。

小颗粒试剂配制：分别配制浓度为5wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%的氧化铜、二氧化锰、二氧化硅、二氧化钛、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、硫酸钡、碳酸钡、碱式碳酸锌小颗粒试剂50mL。

2.3 操作步骤

此次实验选取滴管滴显的方式进行显现。将小颗粒试剂用磁力搅拌机搅拌5min，用一次性塑料吸管吸液体滴到待显客体上进行显现，适当时间后用清水冲洗客体，晾干后进行拍照。

3 实验结果与讨论

3.1 不同浓度小颗粒试剂显现结果

将不同浓度的氧化铜、二氧化锰、二氧化硅、二氧化钛、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙、硫酸钡、碳酸钡、碱式碳酸锌小颗粒试剂分别显现12枚铝箔上的新鲜汗潜手印，将显现结果进行统计，如表2所示。

表2 不同浓度小颗粒试剂在铝箔上显现结果

通过实验可得，氧化铜、二氧化锰、氢氧化铜、氢氧化铁、碳酸钙、硫酸钡、碳酸钡、碱式碳酸锌可以适用于手印显现。随着氧化铜、二氧化锰、氢氧化铜、氢氧化铁浓度的增加显现效果不断增强，浓度在20wt%时显现效果优于浓度在10wt%、15wt%时的效果，而浓度在20wt%与25wt%时显现效果基本相同，因此氧化铜、二氧化锰、氢氧化铜、氢氧化铁的最佳浓度选用20wt%。4种难溶性盐类对铝箔上的汗潜手印都有较好的显现效果，浓度在5wt%时显现效果较差，需要多次显现才有一定显现效果；浓度超过25wt%时，出现过度熏显使纹线无法清晰识别，浓度在10wt%、15wt%、20wt%时对手印显现效果较好，其中碳酸钡的效果最为稳定，因此碳酸钙、硫酸钡、碱式碳酸锌最佳浓度选为10wt%，碳酸钡小颗粒试剂的最佳显现浓度选为15wt%。同时不同浓度的二氧化钛、二氧化硅小颗粒试剂在铝箔上的显现发现对客体背景的吸附力较大，导致手印糊成一片，无法用于鉴定，因此二氧化钛、二氧化硅小颗粒试剂相比于二氧化锰、氧化铜显现效果差。氢氧化铝、氢氧化镁的小颗粒试剂在铝箔上的显现效果较差，对手印纹线基本没有吸附能力，即使在显现过程中有一定的吸附作用，但在水漂洗过程中也会被水冲洗掉。氧化铜、氢氧化铜、碳酸钡不同浓度显现结果对比图如图1～3所示。

图1 不同浓度氧化铜小颗粒试剂显现结果对比图

图2 不同浓度氢氧化铜小颗粒试剂显现结果对比图

图3 不同浓度碳酸钡小颗粒试剂显现结果对比图

3.2 最佳浓度小颗粒试剂在不同客体上的显现结果

用最佳浓度的氧化铜、二氧化锰、氢氧化铜、氢氧化铁、碳酸钙、硫酸钡、碳酸钡、碱式碳酸锌小颗粒试剂分别对玻璃片、塑料片、油漆木、瓷砖片、地板革、铝箔6种客体上的新鲜汗潜手印进行显现，对显现结果进行统计，如表3所示。

表3 最佳浓度氧化物小颗粒试剂对不同客体上新鲜汗潜手印的显现结果

通过实验发现氧化铜小颗粒试剂对铝箔、瓷砖、玻璃上的手印具有良好的显现效果，显出率较高，但由于对地板革、塑料片、油漆木等客体表面的吸附力较强，很难清晰的显出手印，显出率不高，因此，在现实应用中要注意氧化铜小颗粒试剂适用客体。二氧化锰对玻璃片、瓷砖片上的显现效果较好，但效果较氧化铜差。20wt%的氢氧化铜、氢氧化铁小颗粒试剂对玻璃片、塑料片、油漆木、瓷砖片、地板革、铝箔等客体上都有一定的显现效果，但氢氧化铁小颗粒试剂对手印纹线的吸附力较弱，与背景的反差不够明显，氢氧化铜显现效果优于氢氧化铁。15wt%的碳酸钙、硫酸钡、碳酸钡、碱式碳酸锌小颗粒试剂对玻璃片、塑料片、油漆木、瓷砖片、地板革、铝箔等客体上都有较好的显现效果，显出率较高，可以用于手印的显现，其中碳酸钡的显现效果明显优于其他3种小颗粒试剂的显现效果。考虑到碳酸钙、硫酸钡、碳酸钡、碱式碳酸锌小颗粒试剂均为白色，氢氧化铜优于氢氧化铁，氧化铜优于二氧化锰，因此选取碳酸钡、氢氧化铜、氧化铜进行研究。

3.3 不同表面活性剂显现结果

选用十二烷基硫酸钠（SDS）、聚丙烯酸钠（PAAS）、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）3种表面活性剂分别与最佳浓度的氧化铜、氢氧化铜、碳酸钡小颗粒试剂混合，比较其用于手印显现结果的不同，显现结果如表4所示。

表4 不同表面活性剂显现结果

实验结果表明，CMC-Na的显现效果略好于SDS，SDS的显现效果明显要好于PAAS，且PAAS不易完全溶解，容易使小颗粒试剂出现团聚现象，同时SDS的发泡现象严重，显现效果较CMC-Na差，因此，选用0.02%的CMC-Na作为氧化铜小颗粒试剂的表面活性剂，选用0.03wt%的CMC-Na作为氢氧化铜小颗粒试剂的表面活性剂，选用0.03wt%的CMC-Na作为碳酸钡的表面活性剂。其中碳酸钡小颗粒试剂不同表面活性剂的显现效果如图4，不同客体上的显现结果如图5所示。

图4 碳酸钡小颗粒试剂不同表面活性剂的显现效果

图5 碳酸钡小颗粒试剂在不同客体上的显现结果

2.4 稳定性研究

将氧化铜、氢氧化铜、碳酸钡小颗粒试剂放在磁力搅拌器下搅拌5min，对不同客体上的手印进行显现，显现时间设置为0、1d、2d、3d、7d、15d、30d、60d，每次显现时都将小颗粒试剂摇匀，将显现效果进行统计，其中氧化铜显现结果如表5所示。

表5 氧化铜小颗粒试剂随放置时间增长的显现结果（单位d）

实验结果表明，随着小颗粒试剂放置时间的增长，3种小颗粒试剂的显现效果越来越差，3天之后效果基本趋于稳定，对手印显现仍有较好的显现效果；同时放置一段时间的3种小颗粒试剂再用磁力搅拌器搅拌一段时间，显现效果仍能达到开始时的效果。

2.5 小颗粒试剂在潮湿客体手印上的显现结果

将不同种客体浸泡在水中2h后取出，放置一段时间待未干燥时捺印汗潜手印多枚，用3种新型小颗粒试剂进行显现，观察并记录显现效果，其中氢氧化铜的显现结果如图6所示。

图6 氢氧化铜小颗粒试剂在潮湿客体上捺印手印显现结果

实验结果表明，3种新型小颗粒试剂对浸泡客体上捺印的手印亦有较好的显现效果，显出率较高，纹线清晰，可以用于手印的鉴定，但显现效果较干燥客体上的效果明显减弱，容易出现纹线确实现象，但总体显现效果较好，3种新型小颗粒试剂具有较好的使用价值。

3 结论

通过实验，氧化铜、氢氧化铜、碳酸钡等8种小颗粒试剂可以适用于手印显现，难溶盐类的显现效果要好于氧化物、氢氧化物，其中碳酸钡小颗粒试剂的显现效果最佳；羧甲基纤维素钠对小颗粒试剂的改性效果好于十二烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠。3种新型小颗粒试剂最佳配比分别为100mL水中加入20g的氧化铜、0.02g的羧甲基纤维素钠；100mL水中加入20g的氢氧化铜、0.03g的羧甲基纤维素钠；100mL水中加入15g的碳酸钡、0.03g的羧甲基纤维素钠。制得的新型小颗粒试剂具有较好的稳定性，放置一段时间充分搅拌或摇匀后对不同客体上的手印同样有一定的显现效果；对浸泡一段时间客体上留有的汗潜手印亦有较好的效果。